專利名稱：一種輸配電線路用復合材料絕緣桿塔的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種輸配電線路用復合材料絕緣桿塔，屬電力通訊輸電技術領域。
背景技術：
現(xiàn)有的輸電桿塔材質通常采用傳統(tǒng)的金屬材料，在露天環(huán)境下使用具有耐腐蝕性差，質量重、需要頻繁更換等缺點；又由于金屬具有導電性，也為輸電線路的正常運行埋下了安全隱患。近年來，由于玻璃纖維復合材料應用領域的擴大，以其所具有的重量輕、強度高、 抗氣候老化、耐腐蝕能力強等優(yōu)異特性，已有將玻璃纖維復合材料用于輸電桿、塔等產品中，能夠大幅度提高線路的絕緣性，大幅提高線路耐污閃、冰閃、防風偏、耐雷水平。復合材料輸電桿塔的性能和使用已經逐漸受到電力領域的重視。而目前由復合材料設計的桿塔多為單桿型，其輸送電壓等級局限于35KV以下。更高電壓等級仍無法適用，承載能力達不到高壓等級的特殊要求，因而使復合材料桿塔的發(fā)展受到限制。

發(fā)明內容
為了解決上述現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種適用于高電壓等級、承載能力強，質輕、耐腐蝕、絕緣性好，可縮小塔頭尺寸的復合材料絕緣桿塔。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種輸配電線路用復合材料絕緣桿塔，包括塔頭和塔身，其特征在于該塔頭垂直落設于塔身的上方，塔頭和塔身均由4根相互平行且互為90。角垂直于地面的支撐主桿、水平套接于支撐主桿上的若干固定有橫擔的橫擔固定框架和若干層桁架組裝而成；其中，塔頭由上至下設有4組所述橫擔固定框架，在相鄰2層橫擔固定框架之間夾設有至少I層桁架；塔身由所述若干層桁架垂直組裝而成，該塔身的底端與地面固接；在該塔頭頂端的所述橫擔上架設有地線，由頂端至下第2層至第4層的所述橫擔上分別架設有雙回路導線。架設有地線的橫擔下方至第2層架設有雙回路導線的橫擔上方之間設有I層桁架，由第2層下方至第4層架設有雙回路導線的橫擔上方之間各設有2層桁架，將第2層、第3層和第4層設有雙回路導線的橫擔之間隔開。4根支撐主桿的長短、粗細均相同；其中，每根支撐主桿由2-4節(jié)玻璃鋼管頭尾垂直對接，每節(jié)玻璃鋼管的長度為5m-15m ;在相鄰2節(jié)玻璃鋼管對接處的內壁各自涂抹有環(huán)氧樹脂粘接劑，一復合材料內套的外壁通過該環(huán)氧樹脂粘接劑與2節(jié)玻璃鋼管對接處的內壁粘接固化為一體。上述玻璃鋼管的外徑為240-2050mm，內徑為200-2000mm ;上述復合材料內套的外徑與玻璃鋼管的內徑配合設置，其內徑為140-1920mm，厚度為30_40mm ;該復合材料內套的高度為600-1600mm，其高度的1/2各自位于相鄰的2節(jié)玻璃鋼管對接的一端；環(huán)氧樹脂粘接劑的涂抹高度為復合材料內套高度的1/2 ;復合材料內套與其對應相接的玻璃鋼管端口之間的粘接固化為自然固化，其固化時間> 24小時。上述的桁架由上下2個間隔水平套接于4根所述支撐主桿的隔斷框架和相鄰2個隔斷框架之間的相對側各自對角設置的斜支撐桿構成；上述的橫擔固定框架與其相鄰的隔斷框架之間相對側中至少2側各自對角固接有斜支撐桿；
上述的隔斷框架與上述橫擔固定框架的外形均呈正方形，其四個角均設有穿設于支撐主桿的通孔；隔斷框架和橫擔固定框架的厚度相同，均為20-40_ ;相鄰2個橫擔固定框架、橫擔固定框架和隔斷框架以及相鄰2個隔斷框架之間的間距均等，其間距為800-1200mm ；架設有地線的橫擔固定框架和與其相鄰的隔斷框架之間的4個側面以及相鄰2個隔斷框架之間的4個側面各自對角固接的斜支撐桿；架設有雙回路導線的橫擔固定框架與其相鄰的隔斷框架之間相對的2側各自對角固接有斜支撐桿。上述的復合材料內套由環(huán)氧樹脂和E玻璃纖維體系經常規(guī)的玻璃纖維纏繞工藝成型；上述的隔斷框架和橫擔固定框架均由常規(guī)的玻璃鋼復合材料模壓、灌注工藝制備成 型。在正方形橫擔固定框架相對兩邊的上表面各固裝有2個固定橫擔用的抱箍；每個橫擔固定框架上通過抱箍平行固裝有2根橫擔；橫擔的兩端至其上或下方相鄰的隔斷框架同側的一邊各自固接有斜拉桿，在2根橫擔的同向端分別固接有橫拉桿；在橫擔的端口處分別固裝有端帽，端帽上設有連接斜拉桿和橫拉桿的螺孔。上述的橫擔為玻璃鋼管件，其長度為10-12m，直徑為100mm-240mm ;架設有地線的橫擔兩端的斜拉桿為上斜拉桿；架設有雙回路導線的橫擔兩端的斜拉桿為下斜拉桿；在斜支撐桿、斜拉桿及橫拉桿的兩端均安裝有連接用的金具；金具可采用金屬金具，也可以用玻璃鋼金具。上述的斜拉桿和橫拉桿均為環(huán)氧樹脂拉擠實芯管；其中，斜拉桿長度為2000-6000mm,直徑為40_60mm ;橫拉桿的長度為600-1200mm,直徑與斜拉桿直徑相同；上述的斜支撐桿為玻璃鋼支撐管或玻璃鋼支撐桿中任一種，其中，玻璃鋼支撐管的外徑為100-120mm,內徑為60_70mm ;玻璃鋼支撐桿的外徑為40_60mm。由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果如下1)本發(fā)明的輸配電線路用復合材料絕緣桿塔，其塔頭和塔身垂直落設，塔頭和塔身均由4根相互平行且互為90。角垂直于地面的支撐主桿、水平套接于支撐主桿上的若干固定有橫擔的橫擔固定框架和若干層桁架組裝而成；改變了現(xiàn)有技術中輸配電線路桿塔為上小下大的錐形狀，線路走廊比同條件下使用普通的桿塔大為縮減，在經濟發(fā)達，土地資源緊張的地區(qū)，將具有廣泛的社會效益；2)塔頭由上至下設有4組橫擔固定框架，在相鄰2層橫擔固定框架之間夾設有至少I層桁架；塔身由若干層桁架垂直組裝而成，塔身的底端與地面固接；在塔頭頂端的橫擔上架設有地線，由頂端至下第2層至第4層的橫擔上分別架設有雙回路導線。本發(fā)明通過四層水平架設橫擔來承擔導線載荷，水平架設橫擔載荷傳至桁架支撐主桿，再通過合理布置將載荷傳給塔身，其桁架式結構設計，承載能力強，具有單桿型桿塔無可比擬的優(yōu)勢。3)本發(fā)明采用復合材料結構設計，與傳統(tǒng)金屬桿塔相比，絕緣強度大幅提高，從而滿足復合材料輸配電桿塔在配電網運行過程中減少污閃、霧閃、冰閃、雷電跳閘等故障的出現(xiàn)，提高線路安全運行水平。4)本發(fā)明的復合材料絕緣桿塔結構簡單，安裝方便，可大幅度地降低桿塔的運輸和組裝成本；5)復合材料絕緣桿塔桿具有耐腐蝕、運行維護成本低；有利于推廣應用。


圖I為本發(fā)明的整體結構示意圖。圖2為支撐主桿剖面的組裝結構示意圖。圖3為一層隔斷框架的結構示意圖。圖4為一層橫擔固定框架的結構示意圖。圖5為固定在橫擔固定框架上架設有地線的橫擔與相鄰間隔框架的組裝結構示意圖。圖6為固定在橫擔固定框架上架設有雙回路導線的橫擔與相鄰間隔框架的組裝結構示意圖。 圖7為斜支撐桿的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細說明。如圖I所示，本發(fā)明的輸配電線路用復合材料絕緣桿塔，設置有塔頭I、塔身2、4根支撐主桿3-1、3-2、3-3、3-4，隔斷框架4，橫擔固定框架5，橫擔51、52，斜支撐桿6，斜拉桿71、72和橫拉桿8。塔頭I垂直落設于塔身2的上方，塔頭I和塔身2均由4根相互平行且互為90。角垂直于地面的支撐主桿3-1、3-2、3-3、3-4，水平套接于4根支撐主桿上的若干固定有橫擔的橫擔固定框架5和若干層桁架組裝而成；
其中，塔頭I由上至下設有4組橫擔固定框架5，在相鄰2層橫擔固定框架5之間夾設有至少I層桁架；若干層桁架上下垂直落設構成塔身2，塔身2的底端與地面固接。位于塔頭I頂端的橫擔固定框架上固裝的橫擔上架設有地線，由頂端至下第2層至第4層的橫擔固定框架上固裝的橫擔上分別架設有雙回路導線。架設有地線的橫擔下方至第2層架設有雙回路導線的橫擔上方之間設有I層桁架，由第2層下方至第4層架設有雙回路導線的橫擔上方之間各設有2層桁架，將第2層、第3層和第4層設有雙回路導線的橫擔之間隔開。上述的桁架由上下2個間隔水平套接于4根支撐主桿3-1、3-2、3-3、3_4的隔斷框架4和支撐于2個隔斷框架4之間相對側各自對角設置的斜支撐桿6構成；在橫擔固定框架5與其相鄰的隔斷框架4之間相對側中至少2側各自對角同樣固接有斜支撐桿6。隔斷框架4與橫擔固定框架5的平面形狀均呈正方形,其厚度相同,均為20_40mm ；相鄰2個橫擔固定框架5、橫擔固定框架5和隔斷框架4以及相鄰2個隔斷框架4之間的間距相等,均為800-1200_ ；
架設有地線的橫擔固定框架和與其相鄰的隔斷框架之間的4個側面以及相鄰2個隔斷框架之間的4個側面各自對角均固接的斜支撐桿；架設有雙回路導線的橫擔固定框架與其相鄰的隔斷框架之間相對的2側各自對角固接有斜支撐桿6 ;以保證該絕緣桿塔在縮小塔頭尺寸與走廊寬度的同時提高其整體的抗彎強度。每層橫擔固定框架5上水平固定有2根橫擔51、52 ;位于頂層的橫擔上架設有地線，第2-4層橫擔上架設110KV雙回路導線；本實例中，由頂層架設有地線的橫擔下方至第2層橫擔固定框架5上方之間設有I層桁架，第2層至第4層的橫擔固定框架5之間各設有2層桁架，將第2層、第3層和第4層的橫擔固定框架5間隔開。在橫擔51、52同向的兩端和與其相鄰的隔斷框架4同向的側邊分別固裝有斜拉桿71、72 ;在橫擔51、52同向的2端之間裝有橫拉桿8。架設有地線的橫擔兩端安裝的斜拉桿為上斜拉桿；架設有雙回路導線的橫擔安裝的斜拉桿為下斜拉桿。在斜支撐桿、斜拉桿及橫拉桿的兩端均安裝有連接用的金具；金具為金屬或玻璃鋼材質構成。如圖2所示，4根支撐主桿的長短、粗細相同；每根支撐主桿均由2-4節(jié)玻璃鋼管31頭尾端口垂直對接，依據整塔設計高度和工藝實現(xiàn)條件，每節(jié)玻璃鋼管31的長度為 5m-15m,;在相鄰2節(jié)玻璃鋼管31對接處的內壁分別涂抹有環(huán)氧樹脂粘接劑，一復合材料內套A套接于玻璃鋼管31的內壁上，通過該環(huán)氧樹脂粘接劑將2節(jié)玻璃鋼管31的垂直對接處粘接固化而成。所用的玻璃鋼管31，其外徑為240-2050mm，最佳為240 ;內徑為200-2000mm，最佳為200 ;所用的復合材料內套A，其外徑與玻璃鋼管31的內徑配合設置，內徑為140-1920mm，厚度為30_40mm ;復合材料內套A的高度為600-1600mm，其高度的1/2各自位于相鄰的2節(jié)玻璃鋼管31對接的一端內；粘接用的環(huán)氧樹脂粘接劑，在每節(jié)玻璃鋼管端口處的涂抹高度為300-800mm ;復合材料內套A通過環(huán)氧樹脂粘接劑與玻璃鋼管31內壁之間的粘接固化為自然固化，其固化時間應在24小時以上。復合材料內套A由環(huán)氧樹脂、固化劑和玻璃纖維無捻紗采用常規(guī)的纖維纏繞工藝成型。本實例中，環(huán)氧樹脂和固化劑的混合比例為100 75-80;所用的環(huán)氧樹脂選用由無錫樹脂廠生產，其牌號為618環(huán)氧樹脂，固化劑選用市售的甲基四氫苯酐；玻璃纖維無捻紗選用由重慶國際復合材料有限公司生產，其牌號為ER468A，纖維體積含量為20-30%。如圖3、圖4所示，隔斷框架4為金屬材料或玻璃鋼復合材料制作的主承力構件；其呈正方形，厚度為20-40mm ;在隔斷框架4的四個角開設有與支撐主桿直徑相同的通孔；隔斷框架4采用預制模具，玻璃鋼復合材料的隔斷框架通過常規(guī)的模壓、樹脂灌注工藝一體成型。金屬材料制作的隔斷框架，采用常規(guī)的金屬澆鑄工藝成型。橫擔固定框架5呈正方形，其厚度與隔斷框架4相同，均為20_40mm ；
在橫擔固定框架5的四個角開設有與支撐主桿直徑相同的通孔；所用材質及制備方法與隔斷框架4大體相同；其不同之處，是在正方形橫擔固定框架5相對兩邊的上表面各裝有2組同孔徑設置的抱箍55、56,用于固定橫擔；每組抱箍分為上下結構；玻璃鋼復合材料的橫擔固定框架，其上抱箍采用常規(guī)設計的預制模具成型，下抱箍與隔斷框架采用預制模具，通過常規(guī)的模壓、樹脂灌注工藝一體成型；上下抱箍合為一體時，其直徑略大于橫擔的外徑。同理，金屬材料制作的橫擔固定框架5采用常規(guī)的金屬澆鑄工藝成型。安裝時，先將橫擔放置于下抱箍內，將上抱箍與下抱箍對扣，然后由螺釘將上下抱箍螺緊固定。如圖5所示，為塔頭頂端架設有地線的橫擔固定框架5，與其下方平行且間隔設有隔斷框架4 ;橫擔的兩端與其同側的隔斷框架4側邊連接的斜拉桿71、72均為上斜拉桿；2根橫擔51、52的長度相同,各為10-12m ;其中段固定于橫擔固定框架5上表面的抱箍內；2根橫擔的同端連接有橫拉桿8 ;在上述的斜拉桿71、72 ;橫拉桿8的兩端分別裝有與其它部件相連的金具。每根橫擔的端部均固裝有端帽，端帽上設有與其對應的斜拉桿71、72和橫拉桿8連接用的螺孔；其中，架設有地線的橫擔51、52兩端處的斜拉桿71、72，其起點位于該橫擔固定框架5下方的隔斷框架4與該橫擔51、52端口處同向的一側邊，終點為同端橫擔的端帽處；橫擔固定框架5和隔斷框架4之間相對的4個側面各自對角固接有斜支撐桿6。如圖6所示，為塔頭I第2層至第4層架設有雙回路導線的橫擔固定框架5，與其上方平行且間隔有隔斷框架4，橫擔的兩端與其同側的隔斷框架4側邊連接的斜拉桿71、72均為下斜拉桿；2根橫擔51、52的長度相同,各為10-12m ;其中段固定于橫擔固定框架5上表面的抱箍內；2根橫擔的同端連接有橫拉桿8 ;在上述的斜拉桿71、72 ;橫拉桿8的兩端分別裝有與其它部件相連的金具。每根橫擔的端部均固裝有端帽，端帽上設有與其對應的斜拉桿71、72和橫拉桿8連接用的螺孔；其中，架設有雙回路導線的橫擔51、52的兩端處的斜拉桿71、72的起點為位 于該橫擔固定框架5上方的隔斷框架4與該橫擔端口處同向的一側邊,終點為同端橫擔的端帽處；橫擔固定框架5和隔斷框架4之間在平行于橫擔方向的2個相對側面分別對角安裝有斜支撐桿6。如圖5、圖6所不,橫擔51、52均為玻璃鋼桿件，該玻璃鋼桿件由芯層與表層構成，其芯層為常規(guī)的拉擠成型方法制備的環(huán)氧樹脂拉擠芯棒，直徑為100-200mm，最佳為IOOmm ;表層上纏繞有耐候性、電氣性能良好的改性NDH環(huán)氧樹脂復合材料，其纏繞層的層厚為20mm-30mm，玻璃鋼桿件的長度為10_12m。斜拉桿71、72和橫拉桿8均為環(huán)氧樹脂拉擠管，其結構為實心管，也可以是空心管；采用常規(guī)的拉擠工藝、纖維纏繞工藝或者二者工藝復合成型；實心管的斜拉桿和橫拉桿，直徑均為40_60mm ;空心管的斜拉桿和橫拉桿，其內徑為60-70mm,外徑為100_120mm ；
斜拉桿71、72主要起承受拉、壓及彎曲等作用，橫拉桿8承受兩個橫擔51、52端頭之間的拉力。如圖7所示，斜支撐桿6的材質為玻璃鋼，其結構可以是管狀，也可以是桿狀；其中，玻璃鋼斜支撐桿為實芯，其外徑為40-60mm;玻璃鋼斜支撐管為空心，其外徑為100-120mm,內徑為 60_70mm。在斜支撐桿6的兩端分別裝有連接用的金具61、62，金具可以為金屬金具，也可以是玻璃鋼金具；本實例中所用的金具為玻璃鋼金具。
權利要求
1.一種輸配電線路用復合材料絕緣桿塔，包括塔頭和塔身，其特征在于該塔頭垂直落設于塔身的上方，塔頭和塔身均由4根相互平行且互為90。角垂直于地面的支撐主桿、水平套接于支撐主桿上的若干固定有橫擔的橫擔固定框架和若干層桁架組裝而成；其中，塔頭由上至下設有4組所述橫擔固定框架，在相鄰2層橫擔固定框架之間夾設有至少I層桁架；塔身由所述若干層桁架垂直組裝而成，該塔身的底端與地面固接；在該塔頭頂端的所述橫擔上架設有地線，由頂端至下第2層至第4層的所述橫擔上分別架設有雙回路導線。
2.根據權利要求I所述的輸配電線路用復合材料絕緣桿塔，其特征在于架設有地線的所述橫擔的下方至第2層架設有雙回路導線的所述橫擔的上方之間設有I層所述桁架，由第2層下方至第4層架設有雙回路導線的所述橫擔的上方之間各設有2層桁架，將第2層、第3層和第4層設有雙回路導線的所述橫擔之間隔開。
3.根據權利要求2所述的輸配電線路用復合材料絕緣桿塔，其特征在于4根所述支撐主桿長短、粗細相同；其中，每根支撐主桿由2-4節(jié)玻璃鋼管頭尾垂直對接，每節(jié)玻璃鋼管的長度為5m-15m ;在相鄰2節(jié)玻璃鋼管對接處的內壁分別涂抹有環(huán)氧樹脂粘接劑，一復合 材料內套的外壁通過該環(huán)氧樹脂粘接劑與2節(jié)所述玻璃鋼管對接處粘接固化為一體。
4.根據權利要求3所述的輸配電線路用復合材料絕緣桿塔，其特征在于所述玻璃鋼管的外徑為240-2050mm，內徑為200-2000mm ;所述復合材料內套的外徑與所述玻璃鋼管的內徑配合設置，其內徑為140-1920mm，厚度為30_40mm ;該復合材料內套的高度為600-1600mm，其高度的1/2各自位于相鄰的2節(jié)玻璃鋼管對接的一端；所述環(huán)氧樹脂粘接劑的涂抹高度為所述復合材料內套高度的1/2 ;所述復合材料內套與其對應相接的所述玻璃鋼管之間粘接固化為自然固化，其固化時間> 24小時。
5.根據權利要求1-4任一項所述的輸配電線路用復合材料絕緣桿塔，其特征在于所述桁架由上下2個間隔水平套接于4根所述支撐主桿的隔斷框架和支撐于該2個隔斷框架之間相對側各自對角設置的斜支撐桿構成；所述橫擔固定框架與其相鄰的隔斷框架之間相對側至少2側各自對角固接有斜支撐桿。
6.根據權利要求5所述的輸配電線路用復合材料絕緣桿塔，其特征在于所述隔斷框架與所述橫擔固定框架的外形均呈正方形，其厚度相同，均為20-40mm;橫擔固定框架和隔斷框架以及相鄰2個隔斷框架之間的間距均等，其間距為800-1200mm ;架設有地線的所述橫擔固定框架和與其相鄰的隔斷框架之間的4個側面以及相鄰2個所述隔斷框架之間的4個側面各自對角固接的斜支撐桿；架設有雙回路導線的所述橫擔固定框架與其相鄰的隔斷框架之間相對的2側各自對角固接有斜支撐桿。
7.根據權利要求6所述的輸配電線路用復合材料絕緣桿塔，其特征在于所述復合材料內套由環(huán)氧樹脂、固化劑和玻璃纖維無捻紗經纖維纏繞工藝成型；所述隔斷框架和所述橫擔固定框架均由玻璃鋼復合材料模壓、灌注工藝制備。
8.根據權利要求7所述的輸配電線路用復合材料絕緣桿塔，其特征在于所述橫擔固定框架相對兩邊的上表面各固裝有2個固定所述橫擔用的抱箍；每個橫擔固定框架上通過所述抱箍平行固裝有2根所述橫擔；所述橫擔的兩端至其上或下方相鄰的所述隔斷框架的同側固接有斜拉桿，在2根所述橫擔的同向端分別固接有橫拉桿；在所述橫擔的端口處分別固裝有端帽，端帽上設有連接所述斜拉桿和所述橫拉桿的螺孔。
9.根據權利要求8所述的輸配電線路用復合材料絕緣桿塔，其特征在于所述橫擔為玻璃鋼管件，其長度為10-12m，直徑為100mm-240mm;架設有地線的所述橫擔兩端的斜拉桿為上斜拉桿；架設有雙回路導線的所述橫擔兩端的斜拉桿為下斜拉桿；在所述斜支撐桿、所述斜拉桿及所述橫拉桿的兩端均安裝有連接用的金具；所述金具為金屬或玻璃鋼材質構成。
10.根據權利要求9所述的輸配電線路用復合材料絕緣桿塔，其特征在于所述斜拉桿和所述橫拉桿均為環(huán)氧樹脂拉擠實芯管；其中，斜拉桿長度為2000-6000mm，直徑為40-60mm ;所述橫拉桿的長度為600-1200mm,直徑與所述斜拉桿直徑相同；所述斜支撐桿為玻璃鋼支撐管或玻璃鋼支撐桿中任一種，所述玻璃鋼支撐管的外徑為100-120mm，內徑為60-70mm ;所述玻璃鋼支撐桿的外徑為40_60mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輸配電線路用復合材料絕緣桿塔，包括塔頭和塔身，其特點為該塔頭垂直落設于塔身的上方，塔頭和塔身均由4根相互平行且互為90゜角垂直于地面的支撐主桿、水平套接于支撐主桿上的若干固定有橫擔的橫擔固定框架和若干層桁架組裝而成；其中，塔頭由上至下設有4組所述橫擔固定框架，在相鄰2層橫擔固定框架之間夾設有至少1層桁架；塔身由所述若干層桁架垂直組裝而成，該塔身的底端與地面固接；在該塔頭頂端的所述橫擔上架設有地線，由頂端至下第2層至第4層的所述橫擔上分別架設有雙回路導線。與傳統(tǒng)金屬桿塔相比，其絕緣性能大大提高，其輸電電壓為110KV以上，能有效防止霧傘、污閃、冰傘等事故的出現(xiàn)，有利于推廣應用。
文檔編號E04H12/24GK102747856SQ20121028358
公開日2012年10月24日 申請日期2012年8月10日 優(yōu)先權日2012年8月10日
發(fā)明者于成, 張雄軍, 王明哲, 趙愛軍, 郝春功 申請人:北京玻鋼院復合材料有限公司